《家庭健身器材設(shè)計(jì)問(wèn)題研究5600字（論文）》

家庭用多動(dòng)能健身器材設(shè)計(jì)家庭用多功能健身器材簡(jiǎn)介 1（一）健身器材的定位以及意義 1（二）健身器材的發(fā)展現(xiàn)狀 1二、家庭用多功能健身器功能及結(jié)構(gòu) 3（一）功能介紹 3（一）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3三、外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4（一）機(jī)架及機(jī)蓋的設(shè)計(jì) 4（二）電動(dòng)機(jī)的類型以及保護(hù) 4（三）軸和滾筒的設(shè)計(jì) 6（四）跑步板和跑步帶的設(shè)計(jì) 6（五）本章小節(jié) 7總結(jié)及感謝 7參考文獻(xiàn) 8家庭用多功能健身器材簡(jiǎn)介（一）健身器材的定位以及意義中國(guó)健身器材行業(yè)的發(fā)展始于20世紀(jì)80年代末，隨著中國(guó)加入WTO和北京申奧的成功，為健身器材行業(yè)的發(fā)展提供了有利條件和發(fā)展機(jī)遇，健身隊(duì)伍的不斷擴(kuò)大為健身器材生產(chǎn)商帶來(lái)濃厚商機(jī)。2006年1-12月，中國(guó)體育用品工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值51,537,399千元，比2005年同期增長(zhǎng)24.61%;實(shí)現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)品銷售收入49,740,392千元，比2005年同期增長(zhǎng)24.2%;實(shí)現(xiàn)累計(jì)利潤(rùn)總額1,821,317千元，比2005年同期增長(zhǎng)18.62%。2007年1-12月，中國(guó)體育用品工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值61,313,721千元，比2006年同期增長(zhǎng)19.39%;2008年1-10月，中國(guó)體育用品工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值55,906,766千元，比2007年同期增長(zhǎng)16.67%。中國(guó)健身器材行業(yè)在迅速發(fā)展的同時(shí)，一些問(wèn)題也日益顯露出來(lái)。特別是在國(guó)際市場(chǎng)缺乏知名品牌，產(chǎn)品附加值較低，同時(shí)，與國(guó)際先進(jìn)水平相比，中國(guó)不少生產(chǎn)企業(yè)還處在仿制生產(chǎn)階段，產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新能力不足。在消費(fèi)領(lǐng)域，與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，健身器材產(chǎn)品在家庭的普及率及用于健身運(yùn)動(dòng)的人均消費(fèi)還很低。因此，中國(guó)健身器材工業(yè)企業(yè)必須抓住新的發(fā)展形勢(shì)，加大科技創(chuàng)新，努力提高產(chǎn)品質(zhì)量，加強(qiáng)自主研發(fā)能力，有關(guān)部門(mén)應(yīng)盡快制訂出健身器材統(tǒng)一的技術(shù)安全標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)售后服務(wù)。只有這樣才能在新形勢(shì)下立于不敗之地。健身器材的發(fā)展現(xiàn)狀從圖片上來(lái)看，我國(guó)參加鍛煉的人數(shù)增加速度較為緩慢，大概每年的增長(zhǎng)速度為13%左右，這證明我國(guó)群眾雖然逐漸增強(qiáng)了鍛煉的意識(shí)，但是實(shí)際參與健身運(yùn)動(dòng)的情況較少。根據(jù)下圖1-1來(lái)看，到2017年，我國(guó)經(jīng)常參加鍛煉的人數(shù)為55000萬(wàn)人，而2016年的人數(shù)為48520萬(wàn)人，上升的幅度很小，這表明了我國(guó)對(duì)健身還沒(méi)有形成一個(gè)較強(qiáng)的意識(shí)，知道鍛煉對(duì)身體的意義，但是又由于工作等關(guān)系無(wú)法科學(xué)的安排時(shí)間。圖1-1國(guó)內(nèi)的健身器材消費(fèi)市場(chǎng)規(guī)模仍然較小。數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)城鎮(zhèn)家庭平均每百戶中僅有4套健身器材,普及率尚不足5%。我國(guó)健身器材年銷售收入不斷增長(zhǎng),2014年收入規(guī)模首次突破300億元大關(guān)。健身器材收入2011年的265.8億元增長(zhǎng)至2017年的387.9億元,年均復(fù)合增長(zhǎng)率6.5%。我國(guó)的城鎮(zhèn)家庭對(duì)于健身器材的消費(fèi)較小，對(duì)于農(nóng)村家庭健身器材的普及范圍更是偏小。農(nóng)民地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)以及交通的原因在鍛煉身體上的消費(fèi)仍有限制。從圖中來(lái)看，我國(guó)的健身器材仍有較大的發(fā)展空間。我國(guó)在體育消費(fèi)水平上對(duì)于要求上仍然有一定的距離，這些問(wèn)題直接反映了我國(guó)當(dāng)前體育市場(chǎng)整體上還處于起步和發(fā)展的階段，近年來(lái)家庭健身器的總銷售額所有增長(zhǎng)，但是增長(zhǎng)速度緩慢，同時(shí)也預(yù)警著家庭健身器械領(lǐng)域市場(chǎng)開(kāi)拓的潛力巨大。我國(guó)家庭影健身器主要問(wèn)題是有效需求不足，健身器械市場(chǎng)主體不成熟的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)的健身器材仍然有較大的發(fā)展空間，需要不斷的進(jìn)行擴(kuò)張以及探索。圖1-2家庭用多功能健身器功能及結(jié)構(gòu)功能介紹對(duì)于跑步機(jī)的首要功能應(yīng)該是可以實(shí)現(xiàn)跑步運(yùn)動(dòng)，通過(guò)對(duì)調(diào)速帶的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)跑步速度的調(diào)節(jié)。跑步是運(yùn)動(dòng)的基本功能，多數(shù)人在運(yùn)動(dòng)時(shí)最基本的運(yùn)動(dòng)是跑步的功能。由于人們工作繁忙的特點(diǎn)，腰部以及背部的運(yùn)動(dòng)量較少，不少人的腰椎存在一些問(wèn)題。因此家庭用多功能健身器應(yīng)該滿足對(duì)于腰部以及背部的鍛煉的功能，例如扭腰盤(pán)以及擴(kuò)背器的功能，從而鍛煉腰部以及背部，減少因長(zhǎng)時(shí)間的工作給脊椎帶來(lái)的損傷。此外，健身器還應(yīng)該具備鍛煉腹部的功能，即仰臥起坐的功能，一些女性想通過(guò)仰臥起坐來(lái)塑性，家庭多功能用健身器應(yīng)該滿足對(duì)此功能的需求。因?yàn)榧彝ソ∩砥鞑膶儆诒容^重的器械，并且占有一定的體積，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意健身器的折疊性，減小健身器的空間，方便人們使用。家庭健身器集多功能健身活動(dòng)于一體。為人們提供方便快捷的健身運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)多樣化。（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)家庭用多功能健身器為了實(shí)現(xiàn)其多動(dòng)能性，主要由機(jī)架、跑步機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電源、扶手、調(diào)速帶，儀表盤(pán)組成。在機(jī)架部分，為了滿足仰臥起坐的功能，增加了仰臥起坐的機(jī)構(gòu)，將跑步機(jī)的扶手安裝在健身器扶手架上。在跑步機(jī)的部分，跑步機(jī)的底座框架通過(guò)軸連接機(jī)架底部的兩端。前軸與后軸在底座框架的兩端，前滾筒與后滾筒分別在前后軸承上，電動(dòng)機(jī)以及可調(diào)電源安裝在框架的前端。在跑步機(jī)的儀表盤(pán)旁邊設(shè)置有電子顯示頻，可以在一邊運(yùn)動(dòng)時(shí)一邊觀看新聞等消息。由于國(guó)內(nèi)一些市場(chǎng)上的家庭用多功能健身器主要集中在臂力的鍛煉上，缺乏對(duì)于將多種運(yùn)動(dòng)結(jié)合在一體的運(yùn)動(dòng)，對(duì)于娛樂(lè)的功能設(shè)計(jì)比較忽略。由于多功能健身器所占的空間面積比較大，因此在設(shè)計(jì)它的功能時(shí)要充分考慮到器材的折疊性質(zhì).健身器材應(yīng)該有效的利用空間，減少不必要的體積。在跑步機(jī)的選擇上，跑步機(jī)的類型主要分為兩種，第一種是傳統(tǒng)的跑步機(jī)，它主要靠自身的動(dòng)力帶動(dòng)跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)自身的臂力以及腳關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)推動(dòng)跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)。跑步機(jī)的速度由自己來(lái)控制。但是傳統(tǒng)的跑步機(jī)比較耗費(fèi)體力，并且會(huì)對(duì)人體造成更加大的傷害。第二種是電動(dòng)的跑步機(jī)，電動(dòng)的跑步機(jī)通過(guò)是通過(guò)對(duì)于傳送帶的速度運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)人的身體的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)方式比較節(jié)省體力，能讓跑步達(dá)到較好的效果，減小對(duì)于人體的傷害。家庭用健身器材需要滿足多功能的結(jié)構(gòu)。首先是臂力鍛煉，在健身器扶手的兩端安裝上兩個(gè)拉伸的支架，通過(guò)自己的實(shí)際情況調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)的重量。然后是脊椎的鍛煉，通過(guò)在健身前方設(shè)置扭腰盤(pán)增加對(duì)于腰部的鍛煉。對(duì)于腿部的鍛煉上，健身器應(yīng)該安裝一個(gè)踩自行車(chē)式的踏板。在不啟動(dòng)電源時(shí)能夠靠腳步運(yùn)動(dòng)增加對(duì)于大腿的運(yùn)動(dòng)。健身器在儀表盤(pán)的旁邊可以增加娛樂(lè)設(shè)備，例如增加小型音響以及電子顯示屏，電子顯示屏上可以安裝播放視頻以及音樂(lè)等功能。三、外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）基架、機(jī)架及機(jī)蓋的設(shè)計(jì)基架奠定了整個(gè)健身器的結(jié)構(gòu)，在基架的設(shè)計(jì)上，為保證整個(gè)系統(tǒng)處于穩(wěn)定的狀態(tài)，減少不穩(wěn)定性情況的發(fā)生，基架需要采取焊接結(jié)構(gòu)。機(jī)架以及滾筒都是根據(jù)基架的尺寸和形狀進(jìn)行選擇以及設(shè)計(jì)的，在開(kāi)始設(shè)計(jì)健身器的時(shí)首先需要考慮對(duì)于基架的設(shè)計(jì)，對(duì)于基架的樣式以及結(jié)構(gòu)還有尺寸進(jìn)行精確的考量。自己在設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)于市場(chǎng)上的健身器進(jìn)行一個(gè)大致的了解，對(duì)于基架的流行設(shè)計(jì)以及大部分使用的樣式進(jìn)行考量和設(shè)計(jì)，融入自己的理解以及想法，對(duì)于基架的外形進(jìn)行改進(jìn)。對(duì)于基架的尺寸方面，可以依據(jù)人體工學(xué)的規(guī)律進(jìn)行選擇，大概的跑帶的尺寸為45cm×130cm大小面積，給運(yùn)動(dòng)的人足夠的空間，根據(jù)跑帶從而確定其他的結(jié)構(gòu)尺寸，要考慮到電機(jī)的尺寸，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶傳動(dòng)的中心距離，安裝電機(jī)以及前后滾筒。對(duì)于電源要安裝PWM調(diào)速電源，為傳感器預(yù)留部分的位置。在設(shè)計(jì)基架時(shí)要注意設(shè)計(jì)的寬度以及設(shè)計(jì)在休息時(shí)兩腳采訪的位置。在基架的上方應(yīng)該延伸兩個(gè)輔助支架用來(lái)設(shè)計(jì)自行車(chē)踩式結(jié)構(gòu)，兩個(gè)支架通過(guò)螺栓相連。機(jī)架在設(shè)計(jì)上可以參照市面上大部分健身器材的設(shè)計(jì)。機(jī)架的設(shè)計(jì)需要利用鋼管進(jìn)行連接，焊接材料，減少震動(dòng)。在機(jī)架的設(shè)計(jì)上需要安裝扶手供人支撐，儀表盤(pán)需要安裝額外的支架進(jìn)行輔助。在保證底座的平衡性，需要在底座安裝橡膠墊，從而減少震動(dòng)。機(jī)架的高度確定需要根據(jù)使用者的大概身高來(lái)確定，機(jī)架過(guò)高不利于使用者達(dá)到更好的健身效果，因此要特別注意機(jī)架的高度確定。機(jī)蓋在設(shè)計(jì)時(shí)需要使用塑料鋼材料，通過(guò)螺釘與機(jī)架相連，在材料的選擇上需要選擇有一定穩(wěn)定性的材料，例如剛材料，對(duì)于休息時(shí)能起到一定的支撐作用。能夠減小危害的發(fā)生。機(jī)蓋分為上下機(jī)蓋，機(jī)蓋為跑速帶以及基板起到了一定的固定的作用。穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的帶來(lái)的震動(dòng)。（二）電動(dòng)機(jī)的類型以及保護(hù)在選擇跑步機(jī)的時(shí)候，需要根據(jù)自己的實(shí)際身體運(yùn)動(dòng)狀況以及相應(yīng)的馬力的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行選擇。在家庭使用中，由于家庭人數(shù)的確定，需要進(jìn)行相應(yīng)大小的確定，馬力越大的跑步機(jī)，適用的人群就越廣泛。但相應(yīng)的，跑步機(jī)價(jià)格也就越貴。因此，綜合考慮家庭成員的體形情況后，選擇合適馬力的電機(jī)才能達(dá)到最大的性價(jià)比。當(dāng)人在跑步時(shí)，跑步機(jī)或地面受到的沖擊力為人體自身重量的1-2.5倍，電動(dòng)機(jī)作為跑步機(jī)的動(dòng)力，不但要滿足載重量的要求，還需要保證跑步機(jī)跑臺(tái)以一定速度運(yùn)轉(zhuǎn)。一般來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)1個(gè)馬力可以保證60公斤的人在跑步機(jī)上面自如運(yùn)動(dòng)，另外跑步機(jī)跑臺(tái)的面積越大，所需要的馬力也更大。因此，在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)要綜合考慮這兩個(gè)因素，在確保安全及效率的前提下，專家建議一般家用選擇的電動(dòng)機(jī)馬力最好在1.5HP以上，而對(duì)于體重偏大的人(超過(guò)80公斤)，則應(yīng)該選擇2HP以上的電動(dòng)機(jī)。中此跑步機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為100公斤，電動(dòng)跑步機(jī)專用電動(dòng)機(jī)-23-31型永磁直流電動(dòng)機(jī)該型電動(dòng)機(jī)系大功率跑步機(jī)中配套的專用驅(qū)動(dòng)元件，經(jīng)一定的電磁、結(jié)構(gòu)派生處理也可適用于相應(yīng)的機(jī)械裝置中作為驅(qū)動(dòng)元件。該電動(dòng)機(jī)顯著的特點(diǎn):具有轉(zhuǎn)速精度高，當(dāng)人在跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng)時(shí)，是一個(gè)沖擊負(fù)載，該機(jī)在這種沖擊負(fù)載作用下一轉(zhuǎn)不差，保持同步轉(zhuǎn)速，如同在平地上一樣感覺(jué)。表現(xiàn)在調(diào)速方便，調(diào)速范圍寬、低速性能、運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低、效率高。電動(dòng)機(jī)的保護(hù)與控制關(guān)系電動(dòng)機(jī)的保護(hù)主要有兩大類，采用電流檢

測(cè)型的有熱繼電器、熱磁脫扣的電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器、電子式和固態(tài)繼電器、帶電子式脫扣的電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷及軟啟動(dòng)器:直接檢測(cè)電壓降低或?yàn)榱銜r(shí)的欠壓保護(hù)和失壓保護(hù)。

電動(dòng)機(jī)的保護(hù)往往與其控制方式有一定關(guān)系，及保護(hù)中有控制，控制中有保護(hù)。電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置電動(dòng)機(jī)的損壞主要是繞組過(guò)熱或絕緣性能降低引起的。而繞組的還是流經(jīng)繞組的電流過(guò)大引起的。對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)主要有電流、溫度檢測(cè)兩大類。

保護(hù)裝置與異步電動(dòng)機(jī)的修調(diào)配合為了確保異步電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行及對(duì)人進(jìn)行有效護(hù)。必須考慮異步電動(dòng)機(jī)與保護(hù)裝置之間的協(xié)調(diào)配合。特別是大容量電網(wǎng)中使用小容量異步機(jī)時(shí)，保護(hù)的協(xié)調(diào)配合更為突出。

異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)是涉及電氣裝置和機(jī)械設(shè)備可靠、正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。直接檢測(cè)電阻的溫度來(lái)保護(hù)過(guò)載引起的過(guò)熱是很有效的保護(hù)方式，但由于需直接埋入電動(dòng)機(jī)繞組里，貴、維修困難等原因，僅在部分頻繁操作場(chǎng)合使用，從經(jīng)濟(jì)性考慮，采用電流檢測(cè)型更為加熱維電器仍是一種價(jià)廉、簡(jiǎn)單、可靠的電利孔保護(hù)形式(從實(shí)際使用情況看，目前使用量數(shù)):對(duì)動(dòng)作性能要求較高及功能要求企或價(jià)格品貴的大容量電動(dòng)機(jī)保護(hù)，則可采用電子式繼電器:對(duì)一般要求。則采用帶熱做脫扣的電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器更為實(shí)用。但不管采護(hù)裝置，必須考慮過(guò)載保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)、過(guò)載保護(hù)裝置與短路保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)配合。（三）軸和滾筒的設(shè)計(jì)在前后軸的設(shè)計(jì)上需要符合軸的尺寸以及形狀，軸的位置與軸的零件的位置需要一致對(duì)應(yīng)，并且應(yīng)該將軸上的零件安裝牢固，從而減少脫落的危險(xiǎn)。州的設(shè)計(jì)上需要進(jìn)行簡(jiǎn)化，這樣方便進(jìn)行加工。軸的使用材料是中碳鋼35和合金鋼20Cr.在本次的健身器的設(shè)計(jì)上采用的是滾動(dòng)式軸承，滾動(dòng)式軸承由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四個(gè)部分同時(shí)組成，內(nèi)圈起到旋轉(zhuǎn)的作用，外圈和軸承相互合作，起到一個(gè)支撐的作用，滾動(dòng)能夠使保持架保持平衡，保持架使?jié)L動(dòng)體均勻分布。軸承的類型主要為深溝球軸承，軸承代號(hào)為630。軸承的內(nèi)徑為30，軸承的外徑是40，軸承的寬度為12，額定動(dòng)載荷為7480，額定靜載荷為4650，極限轉(zhuǎn)速為22000，潤(rùn)滑的方式為脂潤(rùn)滑的方式。在滾筒的設(shè)計(jì)上，滾筒為圓柱形的零件。對(duì)于滾筒的生產(chǎn)要求需要具備加強(qiáng)對(duì)于表面要加強(qiáng)硬度，需要對(duì)其進(jìn)行熱處理，從而增加其表面硬度。在滾筒成型后需要對(duì)其進(jìn)行噴漆處理，減少對(duì)于滾筒的磨損，保護(hù)滾筒的表面。主動(dòng)滾筒的外圈全跳動(dòng)小于0.33mm，從動(dòng)滾筒的外圈跳動(dòng)小于0.25mm.滾筒采用優(yōu)質(zhì)的鋼管設(shè)計(jì)，光潔度達(dá)到0.8以下。（四）跑步板和跑步帶的設(shè)計(jì)跑步板在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮其耐用性，因?yàn)榻∩砥鞑牡墓δ苡卸鄻有?，并且提供給家庭使用，增加了產(chǎn)品的使用頻率，依尼茨要注意跑步板的使用壽命以及質(zhì)量。在跑步板的表層富含有一層油脂，在跑步帶工作時(shí)油脂會(huì)減少跑步板與跑步帶之間的距離，使跑步板的運(yùn)轉(zhuǎn)沒(méi)有阻力。跑步板主要由一定的重量來(lái)支撐人的運(yùn)動(dòng)。在跑步板進(jìn)行的安裝過(guò)程中需要將螺絲安裝牢固，使跑步帶順暢的運(yùn)轉(zhuǎn)，跑步板主要起著支撐的作用。跑步板在設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮到成年男性的重量，因此需要選擇較厚的跑步板進(jìn)行安裝。在跑步帶的設(shè)計(jì)上，跑步帶需要采用雙層布基，雙層VC的橡塑結(jié)構(gòu)，讓跑步帶具有一定的延展性以及優(yōu)良的性能。在跑步帶的底端，需要設(shè)計(jì)一定的花紋，增加鞋面對(duì)于跑步帶的摩擦，減少防滑，標(biāo)準(zhǔn)的跑步帶